高中物理必修第3册第十三章 电磁感应与电磁波试卷练习(Word版 含答案)

高中物理必修第3册第十三章电磁感应与电磁波试卷练习（Word版含答案）
一、第十三章电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优（难）
1．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）
A．0 B．0.5B C．B D．2 B
【答案】A
【解析】
试题分析：乙为双绕线圈，两股导线产生的磁场相互抵消，管内磁感应强度为零，故A正确．
考点：磁场的叠加
名师点睛：本题比较简单，考查了通电螺线管周围的磁场，弄清两图中电流以及导线的绕法的异同即可正确解答本题．
2．分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家可以通过研究墨水的扩散现象认识它，这种方法在科学上叫做“转换法”，下面是小红同学在学习中遇到的四个研究实例，其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是（）
A．研究电流、电压和电阻关系时，先使电阻不变去研究电流与电压的关系；然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系
B．用磁感线去研究磁场问题
C．研究电流时，将它比做水流
D．电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．这种研究方法叫控制变量法，让一个量发生变化，其它量不变，A错误；
B．用磁感线去研究磁场问题的方法是建立模型法，使抽象的问题具体化，B错误
C．将电流比做水流，这是类比法，C错误
D．判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定，即将电流的有无转化为灯泡是否发光，故是转化法，D正确。

故选D。

3．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是（）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A、通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；
B、如图所示，根据右手螺旋定则，磁场的方向逆时针（从上向下看），因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；
C、环形导线的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；
D、根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向，由右向左，则小磁针的静止时北极指向左，故D错误；
4．如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。

O为MN的中点，P为MN连线的中垂线。

一质子此时恰好经过P点，速度方向指向O点。

下列说法正确的是
A．O点处的磁感应强度为零
B．质子将向右偏转
C．质子将垂直于纸面向外偏转
D．质子将做直线运动
【答案】D
【解析】
【详解】
A、根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生的磁场方向竖直向下，N处导线在o点产生的磁场方向竖直向下，合成后磁感应强度不等于0，故A错误；
BCD、M在P处产生的磁场方向垂直于P M偏下， N在P处产生的磁场方向垂直于P N偏
下，根据平行四边形定则，知P 处的磁场方向竖直向下，根据左手定则，质子不受到的洛伦兹力作用，将做直线运动，故BC 错误，D 正确；
故选D 。

5．在直角三角形PQS 中，∠S=30°，O 为PS 的中点，四根长度均为L 的直导线均垂直于纸面并分别固定于P 、Q 、S 、O 点。

若四根导线均通有大小为I 的电流，方向如图所示。

已知通电直导线Q 在P 处产生的磁感应强度大小为0B ，则通电直导线O 受到的安培力大小为（ ）
A ．03
B IL
B ．05B IL
C ．07B IL
D ．03B IL
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 由于OQ =PQ =OP =OS ，通电直导线Q 在P 处产生的磁感应强度大小为0B ，所以通电直导线P 、Q 、S 分别在O 处产生的磁感应强度大小都为0B ，方向如图所示
根据余弦定理，合磁感应强度
()2
200000222cos 603B B B B B B =+-⋅=︒
由F=BIL 得通电直导线O 受到的安培力大小为 03F B IL =
故选A 。

6．下列关于电磁感应现象的认识，正确的是( )
A ．它最先是由奥斯特通过实验发现的
B ．它说明了电能生磁
C ．它是指变化的磁场产生电流的现象
D ．它揭示了电流受到安培力的原因
【答案】C
【解析】 【分析】 【详解】
电磁感应现象最先是由法拉第通过实验发现的，它说明了磁能生电的问题，它是指变化的磁场产生电流的现象，故选项C 正确．
7．如图所示，ACE 是半圆弧，O 为圆心，C 为半圆弧的最高点，37COD ∠=︒，A 、C 、D 处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小均为I ，长度均为L ，A 和D 处通电直导线的电流方向垂直纸面向外，C 处通电直导线的电流方向垂直纸面向里，三根通电直导线在O 点处产生的磁感应强度大小均为B ，则O 处的磁感应强度大小为（ ）
A ．5B
B ．2B
C ．5B
D ．0
【答案】C
【解析】
【详解】 根据右手螺旋定则画出A 、C 、D 各通电直导线在O 处产生的磁感应强度，如图所示。

将D B 分解到水平和竖直两个方向上，并分别在两个方向合成，则水平方向的合矢量
cos370.2x B B B B ︒=-=
竖直方向的合矢量
sin370.4y B B B B ︒=-=
所以O 点处的磁感应强度大小
225(0.2)(0.4)5
O B B B B =+=
故选C 。

8．三条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I ，方向如图所示。

a 、b 和c 三点分别位于三角形的三个顶角的角平分线上，且到相应顶点的距离相等。

将a 、b 和c 处的磁感应强度大小分别记为B 1、B 2和B 3，下列说法正确
的是（ ）
A ．
B 1=B 2<B 3
B ．B 1=B 2=B 3
C ．a 和c 处磁场方向垂直于纸面向外，b 处磁场方向垂直于纸面向里
D ．a 处磁场方向垂直于纸面向外，b 和c 处磁场方向垂直于纸面向里
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．由安培定则判断，对a 和b ，其临近的两条导线在a 和b 点产生的磁感应强度等大方向，磁感应强度相互抵消，则a 和b 处的磁感应强度就等于远离的那条导线产生的磁感应强度，有12B B ；对c ，其临近的两条导线在c 产生的磁感应强度等大同向，磁感应强度加倍，而远离c 的那条导线在c 产生的磁感应强度小于其临近的两条导线在c 产生的磁感应强度，且方向相反，在c 处的磁感应强度3B 应大于a 和b 处的磁感应强度1B 和2B , A 正确，B 错误；
CD ．由安培定则判断可得a 和b 处磁场方向垂直于纸面向外，c 处磁场方向垂直于纸面向里，CD 错误；
故选A ．
9．如图所示，三条有方向的曲线可能是电场中的电场线，也可能是磁场中的磁感线。

则下列说法正确的是（ ）
A ．若是磁感线，同一通电导线放在a 处受力一定比放在b 处受力小
B ．若是磁感线，a 、b 两处的磁感应强度的大小不相等，B a <B b
C ．若是电场线，同一电荷放在a 处受力可能比放在b 处受力大
D ．若是电场线，由于a 处电场强度比b 处小，故同一电荷放在a 处的电势能一定比放在b 处小
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．由于通电导线在磁场中受到的作用力不仅与磁感应强度有关，还与电流和磁感线方向的夹角有关，由sin F BIL θ=可知放在a 处的导线受力也可能比放在b 处所受安培力大；故选项A 错误；
B ．若是磁感线，磁感线疏密程度表示磁场的强弱，故a b B B ＜，则选项B 正确；
C ．若是电场线，电场线疏密程度表示电场的强弱，一定有a b E E ＜，由F =Eq 可知，同一电荷在a 处受力-定比b 处受力小，则选项C 错误；
D ．电荷在电场中的电势能与电荷的正负和电势高低有关，与电场强度大小无关，由于不知道电荷的正负，故不确定电势能大小，则选项D 错误；
故B 。

10．如图所示，三根长直导线通电电流大小相同，通电方向为b 导线和d 导线垂直纸面向里，c 导线向纸外，a 点为bd 的中点，ac 垂直bd ，且ab =ad =ac ．则a 点磁感应强度的方向为：（ ）
A ．垂直纸面指向纸外
B ．垂直纸面指向纸里
C ．沿纸面由d 指向b
D ．沿纸面由a 指向c
【答案】C
【解析】
【详解】
用右手螺旋定则判断直导线产生的磁场方向，导线b 在点a 处的磁场方向竖直向下，导线d 在点a 处的磁场方向竖直向上，导线c 在点a 处的磁场方向水平向左，由于导线中电流相等且点a 到三根导线距离相等，三个磁场大小相等，因此合成后的磁场方向向左，故C 项正确，ABD 错误。

故选C ．
11．如图甲所示，是某电磁泵的结构示意图，竖直面上的矩形铁芯留有缝隙，缝隙间垂直嵌入横截面为矩形的金属泵沟（泵沟是闭合的环形，图中只画出了一部份），泵沟与铁芯间绝缘，泵沟内是液态金属，它的左右侧接有电极．图乙给出了绕组的绕线和整个电路的连接情况．由此可判断，当接通交流电源后，泵沟内的液态金属流动的情况是
图甲图乙
A．始终由内流向外B．始终由外流向内
C．内外来回流动D．不会流动
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
线圈中接有交变电流，交变电产生交变磁场，交变磁场在泵沟内产生交变电场，当产生的交变磁场方向竖直向下在增大时，根据“麦克斯韦电磁场”理论可知，在泵沟中产生从上往下看逆时针的电场，在电场中形成逆时针的电流，所以液态金属流动方向从内流向外，同理可知，当产生的交变磁场方向竖直向上在增大时，液态金属流动方向从内流向外；
故选A．
12．如图所示，在等腰直角三角形ABC的A点和B点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线，其电流强度分别为I A和I B，∠A=45°，通电直导线形成的磁场在空间某点
处的磁感应强度大小
I
B k
r
，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流
强度。

当一小磁针在C点N极所受磁场力方向沿BC方向时，两直导线的电流强度I B与I A 之比为（）
A．1
2
B．
2
4
C．
2
2
D．
1
4
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知C点处磁场的磁感应强度B合的方向平行BC向右，设A点处导线和B点处导
线在C 点处形成的磁场的磁感应强度大小分別为A B 和
B B ，方向分别与A
C 和BC 垂直，如图所示
由图可知
2sin 45B A B B =︒= 又由于
B
BC B A
A AC
kI l B kI B l = 计算可得
12
B A I I = 故A 正确，B 、
C 、
D 错误；
故选A 。

13．如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a 、b 、c 、d 中感应电流的情况是（ ）
A ．线圈a 中无感应电流
B ．线圈b 中有感应电流
C ．线圈c 中有感应电流
D ．线圈d 中无感应电流
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】 根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向，线圈a 中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c 中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b 、d 中的合磁通量始终为零，故增大两直导线
中的电流时，线圈a 、c 中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b 、d 中无感应电流产生，选项C 、D 正确，A 、B 错误．
14．如图所示，在平面直角坐标系xOy 中，Oy 竖直向下，Ox 水平。

在第一象限（空间足够大）存在垂直平面向外的磁场区域，磁感应强度沿y 轴正方向不变，沿x 轴正方向按照B kx =（0k >且为已知常数）规律变化。

一个质量为m 、边长为L 的正方形导线框，电阻为R ，初始时一边与x 轴重合，一边与y 轴重合。

将导线框以速度0v 沿x 轴正方向抛出，整个运动过程中导线框的两邻边分别平行两个坐标轴。

从导线框开始运动到速度恰好竖直向下的过程中，导线框下落高度为h ，重力加速度为g ，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．导线框受到的安培力总是与运动方向相反
B ．导线框下落高度为h 2gh
C ．整个过程中导线框中产生的热量为2012
mgh mv + D ．导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为024mRv x k L =
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据右手定则可知，线框将产生顺时针方向的电流，根据左手定则可知左边框产生方向向右的安培力，右边框产生方向向左的安培力，上边框产生方向向下的安培力，下边框产生方向向上的安培力，再根据磁场的分布规律可知左边框产生的安培力小于右边框产生的安培力，上、下边框产生的安培力大小相等，可知导线框受到向左的安培力的作用，即沿x 轴负方向的安培力作用，而不是与运动方向相反，故A 错误；
B ．导线框在竖直方向所受安培力的合力为零，可知导线框在竖直方向做自由落体运动，下落高度为h 时的速度满足运动学关系
2
2v h g
= 可得
2v gh
故B 正确；
C ．当导线框速度恰好竖直向下时，说明导线框在水平方向速度减小为零，又导线框在竖直方向所受合力与重力大小相等，即导线框在竖直方向满足机械能守恒，所以下落过程中导线框中产生的热量大小等于水平方向动能的损失，大小为2012
mv ，故C 错误； D ．设导线框在时间t 时的水平分速度大小为v ，水平位移为x ，则在此时刻导线框产生感应电动势大小为
2()e B Lv B Lv k x L Lv kxLv kL v =-=+-=右左
导线框内的感应电流大小为
2e kL v i R R
== 所以导线框受到安培力的大小为
24k L v B iL kL iL F B iL R
=-⋅==右左 又根据
00Ft mv ∑-=-
可得
24240k L v k L x t mv R R ==∑
导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为
024
mRv x k L =
故D 正确。

15．如图，正四棱柱abcd —a′b′c′d′的两条棱bb′和dd′上各有一根通有相同恒定电流的无限长直导线，则（ ）
A ．a 点磁场方向平行于db 连线
B ．a 、c 两点的磁感应强度相同
C ．ac 连线上由a 到c 磁感应强度先增大后减小
D ．穿过矩形abb′a′和矩形a dd′a′的磁感线条数相等
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由右手螺旋定则可知，bb′处通电导线在a 点产生的磁感应强度垂直纸面向外，dd′处通电导线在a 点产生的磁感应强度沿ab 向下，且两导线在a 处产生的磁感应强度大小相等，
由矢量合成可知，a点磁场方向平行于db连线，故A正确；
B．由右手螺旋定则可知，dd′处通电导线在c点产生的磁感应强度垂直纸面向里，bb′处通电导线在a点产生的磁感应强度沿cd向上，且两导线在c处产生的磁感应强度大小相等，由矢量合成可知，c点磁场方向平行于db连线，但与a点磁场方向相反，故B错误；C．由于ac与bd相互垂直，设垂足为M，由右手螺旋定则可知，M点的磁感应强度为0，则ac连线上由a到c磁感应强度先减小后增大，故C错误；
D．bb′处通电导线产生的磁场穿过矩形abb′a′的磁通量为0，dd′处通电导线产生的磁场穿过矩形add′a′的磁通量为0，则穿过矩形abb′a′和矩形add′a′的磁感线条数别为dd′处通电导线产生的磁场和bb′处通电导线产生的磁场，由于两导线电流相等，分别到两距形的距离相等，则穿过矩形abb′a′和矩形add′a′的磁感线条数相等，故D正确。

故选AD。

二、第十三章电磁感应与电磁波初步实验题易错题培优（难）
16．在《探究感应电流方向的规律》实验中
（1）用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。

如图(1)所示实验表明，如果电流从负接线柱流入指针将向______偏转（填左或右）。

（2）观察如图（2）所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为______（填顺时针或逆时针）。

（3）用如图（3）所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，则线圈中感应电流产生的磁场的方向_______（填向上或向下）。

用电流表观察感应电流的方向，然后判断感应电流的磁场方向，得到如下实验记录。

磁铁的磁场方向向下向下向上向上
磁铁的磁通量的变化增大减小增大减小
感应电流的磁场方向向上向下向下向上
由些得出下列判断中正确的是_________
A．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
B．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同
C．磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
D．磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
【答案】左逆时针向上 C
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]．根据电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转；如果电流从负接线柱流入指针将向左偏转；
（2）[2]．如题目图（2）所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为逆时针；
（3）[3]．用如题目图（3）所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，那么从上向下看电流的方向逆时针，根据安培定则，则线圈中感应电流产生的磁场的方向向上。

[4]．由表中实验信息可知：当磁铁向上运动时，穿过闭合回路的磁通量减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同；当磁铁向下运动时，穿过闭合回路的磁通量增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故ABD错误，C正确。

17．某同学想“探究感应电流产生的条件”，完成下列问题：
（1）他将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关连接成实验电路，请将缺失的导线用笔画线补全_________。

（2）在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏．由此可以判断，在保持开关闭合的状态下，当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，灵敏电流计的指针向
__________（填“左”或“右”）偏，当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针____________（填“发生”或“不发生”）偏转。

【答案】左发生
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]电路连接如图；
（2）[2][3]在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，即当穿过线圈的磁通量增加时电流计指针左偏；则此可以判断，在保持开关闭合的状态下，当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，通过线圈A的电流变大，磁通量增加，则灵敏电流计的指针向左偏；当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，通过线圈A的电流发生变化，则磁通量变化，会产生感应电流，即灵敏电流计的指针发生偏转。

18．应用下图器材研究电磁感应现象的实验．
（1）将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是_________
A．开关位置错误 B．电流表的正、负极接反
C．线圈B的接头3、4接反 D．蓄电池的正、负极接反
（2）如果想验证楞次定律，必需先要明确_________
A．线圈A和B的绕线方向
B．线圈A和B的自感系数大小
C．电流表指针偏向与流入的电流方向的关系
D．线圈A和B的匝数大小
【答案】A AC
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]．由电路图可知，电键接在电流表所在电路，电键连接错误，闭合与断开电键时，通过螺线管A的电流不变，穿过螺线管B的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表指针不偏转；故A正确；
（2）[2]．因为实验中需要根据右手定则判断螺线管中的磁场，所以需要明确两个线圈的绕线方向；在判断感应线圈中的电流方向时，需要根据电流表指针偏向与流入的电流方向的关系判断，故AC正确；而自感系数和匝数跟产生感应电流大小有关，本实验要验证感应电流方向规律，所以只要有感应电流即可，感应电流的大小与实验无关，BD错误．
19．(1)在“研究电磁感应现象”的实验中：为了研究感应电流的方向，图中滑动变阻器和电源的连线已经画出，请将图中实物连成实验所需电路图___________。

(2)线圈A放在B中不动，在突然接通S时，B线圈中产生的感应电流方向与A线圈中的电流方向____________（填“相同”或“相反”或“无电流”）。

(3)连接好实验线路后，闭合开关，发现电流计的指针向左偏，则在闭合开关后，把螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将向_____________偏转（填“向左”“向右”或“不”）。

(4)闭合开关后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，电流表指针将向____________偏转（填“向左”“向右”或“不”）。

【答案】相反向左向右
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]连接电路如图。

(2)[2]突然接通S后，A线圈中的磁通量增大，根据楞次定律可知B线圈中感应电流产生的磁场应阻碍A线圈中磁通量的增大，所以B线圈中产生的感应电流方向与A线圈中的电流方向相反。

(3)[3]闭合开关，B线圈中磁通量增大，电流表指针向左偏转，把螺线管A插入螺线管B的过程中，磁通量增大，所以电流表指针向左偏转。

(4)[4]线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，电流减小，线圈B 中磁通量减小，电流表指针向右偏转。

20．在探究磁场产生电流的条件，做了下面实验：
(1)实验（一）如图甲
研究对象：由线圈，电流表构成的闭合回路．磁场提供：条形磁铁．请完成下面实验操作及观察到现象．偏转涂A，不偏转涂B．
表中三空分别为：______；_______；________.
(2)实验（二）如图乙
研究对象：线圈B和电流表构成的闭合回路磁场提供：通电线圈A
请完成下面实验操作填写观察到现象．偏转涂A，不偏转涂B．
表中五空分别为：_______；_______；_______；________；________；
(3)由上两个实验我们得出磁场产生感应电流的条件是________
A．穿过闭合电路有磁场
B．穿过闭合电路有磁场量
C．穿过闭合电路的磁通量发生变化
D．磁通量发生变化
【答案】A B A B A A B A C
【解析】
（1）由试验一电路图可知，线圈与电流表组成闭合回路，电流表指针偏转说明电路中有感应电流产生；电流表指针不偏转，说明电路中没有感应电流产生；由表中信息可知：当条形磁铁插入或拔出线圈的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，电流表偏转，产生感应电流；当条形磁铁静止在线圈内不动时，穿过线圈的磁通量不变，电流表不偏转，没有产生感应电流；故三个空分别为：A；B；A.
（2）根据电路图及表中信息可知：断开开关，移动变阻器滑片，穿过副线圈磁通量不变，不产生感应电流，则电流表指针不偏转．
接通开关瞬时、接通开关，移动变阻器滑片，原线圈中电流变化，则穿过副线圈的磁通量变化，产生感应电流，电流表指针偏转．接通开关，变阻器滑片不移动，原线圈中的电流不变，穿过副线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转．断开开关瞬间，穿过副线圈磁通量减小，产生感应电流，电流表指针偏转．故表中五个空分别为：
B；A；A；B；A.
（3）由此可知，感应电流产生的条件是：穿过闭合线圈的磁通量发生变化；故选C．。